CN101914396A - 一种车用甲醇汽油微乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车用甲醇汽油微乳液及其配制方法，根据微乳化理论，利用改性甲醇(10～70)重量份、汽油(27～87)重量份及助溶剂(3～20)重量份等基础原料配制出一种车用甲醇汽油微乳液。与现有技术相比，本发明配制的车用甲醇汽油微乳液辛烷值高(研究法辛烷值＞100)，抗水性强，解决了对橡胶、塑料等非金属部件的溶胀、对金属部件的腐蚀以及低温启动性能差和易产生气阻等技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够直接用于汽油发动机的替代燃料，尤其是涉及一种车用甲醇汽油微乳液及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，我国对能源的需要日趋增大，以石油为原料的液体燃料消耗持续增长。与此同时，传统的石油资源日渐匮乏。据统计，世界范围内石油可开采量大约为1200亿～1400亿吨，按世界石油年消耗量30亿～32亿吨估计，还可维持40～50年。因此，研究与开发替代燃料势在必行。国际车用燃料发展趋势及我国能源政策都明确指出，汽车要逐步减少矿石燃料的使用，扩大醇类燃料及生物燃料的用量。
甲醇作为替代能源具有很多优点。首先因为甲醇来源广泛，其中煤制甲醇更具重大意义，尤其对含硫量高、不易民用或工业用的煤，也不影响生产甲醇；也可在多种可点燃物质中提取混合醇，再将甲醇作为燃料代替汽油，等于汽车烧煤；其次甲醇汽油含氧量高，燃烧充分，能有效地降低和减少有害气体的排放，同时可适应沙漠及高原缺氧地区等特殊环境；研究表明：甲醇汽油燃烧比同标号的汽油的排气中有害物少，对环境污染的影响也轻，比无铅汽油燃放排气的一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物也少得多。经实际测试，一氧化碳降低80％以上，碳氢化合物降低80％以上。车用甲醇汽油作为一种清洁型的车用燃料，不但可以有效地节约石油资源，还大大减少汽车尾气污染，是一种清洁的车用替代燃料。
目前，公开的甲醇汽油专利已有很多，申请号为CN200810151730.6的中国发明专利公开了一种甲醇汽油配方：变性添加剂重量百分比构成为：异丁醇或异丙醇10％～30％，二甲氧基甲烷或甲基叔丁醚5％～15％，丙酮5％～10％，二甲醚或乙醚5％～20％，碳酸二乙酯5％～10％；申请号为CN200710010366.7的中国发明专利公开了一种醇类燃料互溶添加剂配方：异丁醇5～12％，异戊醇5～12％，正庚眯0.5～1.5％，抗溶胀剂1～5％，抗溶胀剂为N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺、甲基叔丁基醚和脂肪胺按重量比1∶1∶1混合的产物，所述的脂肪胺优选戊胺或己胺，此专利解决了甲醇汽油遇水分层问题，其添加水分高达6％时仍然可以保持稳定。申请号为200410066735.0的中国发明专利公开了一种低比例甲醇汽油燃料，其重量比组分：汽油85～97％，甲醇2.5～12％，助溶剂0.5～3％，其中助溶剂构成为：醇类化合物0.4～2.4％，醚类化合物0.082～0.49％，吐温60或吐温80 0.002～0.01％，乙二醇单丁醚0.008～0.05％，苯酚类化合物0.008～0.05％，此专利降低了汽车尾气中的CO和HC浓度。申请号为CN200910073750.0的中国专利公开了一种车用醇醚燃料添加剂的制备方法：轻油30-50，工业甲醇35-50，多聚甲醛11-25％等混合液，经催化剂反应后蒸馏后的到甲醇汽油助溶剂，催化剂可以为的煤基高岭土，经碱溶扩孔，水洗，无机酸或无机盐浸渍，烘干焙烧制得。
甲醇汽油的种类虽然很多，但存在明显不足：一、相容性问题，低温稳定性差，遇水分层；二、低温启动性能和气阻现象，汽油在燃烧系统中汽化、产生气阻的倾向性；三、溶胀问题，对橡胶、塑料等非金属部件的溶胀；四、金属腐蚀问题，对金属部件的腐蚀等。现有专利一般侧重于解决上述技术难题的部分问题，能够完全解决上述技术难点，达到应用的甲醇汽油技术不多。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备工艺简单、甲醇添加量大、燃烧性能良好、且排放指标符合环保要求的车用甲醇汽油微乳液及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，该微乳液包括以下组成和重量份含量：
组分 重量份
改性甲醇 10～70；
汽油 27～87；
助溶剂 3～20。
所述的改性甲醇由以下各组分按质量百分含量混合配制而成，其配比如下：
组分 重量份
甲醇 60～95；
表面活性剂 1～10；
抗爆剂 1～10；
抗溶胀剂 0.1～10；
抗氧化剂 0.01～1；
抗腐蚀剂 0.001～1。
所述的表面活性剂选自吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温61、吐温80、吐温81、吐温85、司盘20、司盘65、司盘80、司盘85、OP 4、OP 7、OP 9、OP 10中的一种或几种混合，表面活性剂的HLB为2.5～7；所述的抗爆剂选自醋酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙烯丁酯、邻苯二甲酸二乙烯甲酯、甲基叔丁基醚、异丙醚、硝基甲烷的一种或几种混合；所述的抗溶胀剂为咪唑啉酰胺、N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺、2-胺乙基十七烯基咪唑啉、N-油酞肌氨酸，1-(2-氨乙基)-2-十七烯基咪唑啉盐中的一种或几种混合而成；所述的抗氧化剂为N，N-二亚水杨-1，2-丙二胺、N，N-二仲丁基对苯二胺、N，N-二亚水杨-1，2-乙二胺、N，N-二亚二异丙基对苯二胺、二甲酚、双酚A、双酚F或工业抗氧化剂501的一种或几种混合而成；所述的抗腐蚀剂为亚硝酸二环己胺、异丙醇、二丁胺、甘油三乙酸酯、苯并三氮唑、N-甲基吗啉、工业抗腐蚀剂1201、抗腐蚀剂EC1023A、抗腐蚀剂NET114的一种或几种混合而成。
所述的表面活性剂优选：吐温85、司盘85、司盘65、OP 10中一种或几种混合而成，表面活性剂的HLB优选3～6；所述的抗爆剂优选邻苯二甲酸二乙烯甲酯、甲基叔丁基醚、异丙醚的一种或几种混合而成；所述的抗溶胀剂优选咪唑啉酰胺、N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺的一种或两种混合而成；所述的抗氧化剂优选N，N-二亚水杨-1，2-乙二胺、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲酚、工业抗氧化剂501的一种或几种混合而成；所述的抗腐蚀剂优选亚硝酸二环己胺、二丁胺、工业抗腐蚀剂1201一种或几种混合而成。
所述的汽油为90#～97#商品汽油。
所述的助溶剂为丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、间二甲苯、邻二甲苯、环烷酸、石脑油、正辛醇、90#溶剂油、120#溶剂油中的一种或几种混合而成。
所述的助溶剂优选异丙醇、石脑油、丁醇、异丁醇、间二甲苯、90#溶剂油中的一种或几种混合而成。
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，其特征在于，该方法首先将甲醇加入反应釜，在搅拌条件下加入表面活性剂、抗爆剂、抗溶胀剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂至所有原料全部溶解制备出改性甲醇，再加入汽油，高速搅拌下加入助溶剂至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
与现有技术相比，本发明根据微乳液形成原理，提供了一种甲醇汽油微乳液的配制方法，本发明甲醇汽油微乳液制备工艺简单、甲醇添加量大、燃烧性能良好、且排放指标符合环保要求。本发明的甲醇汽油形成了微乳液，其性能稳定，在长期放置及在遇水条件下不易分层，即使水含量达到7％仍能保持稳定。甲醇汽油微乳液的理化性能经测试全部符合国家标准。
本发明中表面活性剂促使甲醇与汽油形成微乳液，成功解决了甲醇汽油长期放置时遇水分层、低温启动性能和气阻等问题；各种添加剂的添加，特别是咪唑啉酰胺加入成功的解决了甲醇汽油对橡胶、塑料等非金属部件的溶胀问题、对金属部件的腐蚀问题等，其原理是：添加剂分子中的极性基团吸附在橡胶和金属表面，另外无极性一端在橡胶和金属的表面形成一层保护膜，起到防止橡胶表面溶胀和金属表面腐蚀的作用。
本发明采用成本低廉的助溶剂，增加了甲醇汽油微乳液的稳定性，解决了以往甲醇柴油燃烧热值不足的问题。
本发明所配制的车用甲醇汽油微乳液主要技术指标符合国家对车用甲醇汽油的有关标准。
本发明具有以下优点：
1、本发明车用甲醇汽油微乳液配制工艺简单；
2、本发明采用助溶剂成本低廉，助溶效果好，热值高，所配制的甲醇汽油微乳液长期放置及遇水时不分层。
3、本发明车用甲醇柴油微乳液可以直接用于汽油发动机，无需改装，成功解决了甲醇汽油对发动机油路及气缸金属部分、以及对连接管路橡塑件都存在腐蚀和溶胀等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇配制：
将3Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入80g司盘85，20g吐温85，100g邻苯二甲酸二乙烯甲酯，50g异丙醚，200g咪唑啉酰胺，3g双酚A，1g苯并三氮唑，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂配制：将5Kg异丁醇，1Kg间二甲苯、1Kg石脑油、1Kg 90#溶剂油加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在制备的改性甲醇中，加入7Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂0.5Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例2
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇配制：
将4Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入60g司盘85，20g司盘65，20g吐温85，100g甲基叔丁基醚，50g异丙醚，250g咪唑啉酰胺，1g工业抗氧化剂501，1g亚硝酸二环己胺，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂配制：将5Kg丁醇，1Kg间二甲苯、2Kg石脑油、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在制备的改性甲醇中，加入6Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂1Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例3
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇配制：
将5Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入120g司盘85，35g司盘65，20g吐温85，150g甲基叔丁基醚，50g异丙醚，250g咪唑啉酰胺，1g 2，6-二叔丁基对甲酚，1g工业抗腐蚀剂1201，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂配制：将5Kg丁醇，1Kg间二甲苯、1Kg正辛醇、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在制备的改性甲醇中，加入5Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂2.5Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例4
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇配制：
将6Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入60g司盘85，20g司盘65，20gOP-10，100g醋酸丁酯，50g邻苯二甲酸二乙烯甲酯，200g咪唑啉酰胺，2g工业抗氧化剂501，2g工业抗腐蚀剂1201，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂配制：将5Kg异丁醇，1Kg邻二甲苯、1Kg正辛醇、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在制备的改性甲醇中，加入4Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂1Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例5
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇配制：
将7Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入120g司盘85，35g司盘65，20g OP-10，150g甲基叔丁基醚，50g邻苯二甲酸二乙烯甲酯，50g咪唑啉酰胺，50g N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺，2g工业抗氧化剂501，2g工业抗腐蚀剂1201，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂配制：将5Kg异丁醇，1Kg邻二甲苯、1Kg正辛醇、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在制备的改性甲醇中，加入3Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂0.5Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例6
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇的配制：
将6.0kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入300g吐温85、500g司盘65、1kg邻苯二甲酸二乙烯甲酯、500g咪唑啉酰胺、100gN，N-二亚水杨-1，2-丙二胺、100g亚硝酸二环己胺，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂的配制：将5Kg丙醇，1Kg间二甲苯、1Kg90#溶剂油、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在取1Kg改性甲醇中，加入8.7Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂0.3Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例7
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇的配制：
将9.5kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入100g OP 10、400g司盘85、100kg异丙醚、10g咪唑啉酰胺、1g工业抗氧化剂501、0.1g二丁胺，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂的配制：将5Kg石脑油，1Kg丁醇、1Kg90#溶剂油、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在取7Kg改性甲醇中，加入2.7Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂0.3Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
实施例8
一种车用甲醇汽油微乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性甲醇的配制：
将9Kg甲醇加入反应釜中，搅拌条件下加入50g OP10、50g司盘65、200g异丙醚、50g N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺、10g工业抗氧化剂501、5g NET114，加料完毕后搅拌至溶液澄清透明得改性甲醇。
(2)助溶剂的配制：将5Kg石脑油，1Kg丁醇、1Kg 90#溶剂油、1Kg异丙醇加入反应釜搅拌至混合均匀得到组溶剂。
(3)车用甲醇汽油微乳液配制：在取2kg改性甲醇中，加入6Kg汽油，剧烈搅拌条件下，加入上述配制的助溶剂2Kg，继续搅拌至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
附表：
实施例3车用甲醇汽油微乳液理化性能检测结果
Claims (8)
1.一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，该微乳液包括以下组成和重量份含量：
组分 重量份
改性甲醇 10～70；
汽油 27～87；
助溶剂 3～20。
2.根据权利要求1所述的一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，所述的改性甲醇由以下各组分按质量百分含量混合配制而成，其配比如下：
组分 重量份
甲醇 60～95；
表面活性剂 1～10；
抗爆剂 1～10；
抗溶胀剂 0.1～10；
抗氧化剂 0.01～1；
抗腐蚀剂 0.001～1。
3.根据权利要求2所述的一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，所述的表面活性剂选自吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温61、吐温80、吐温81、吐温85、司盘20、司盘65、司盘80、司盘85、OP 4、OP 7、OP 9、OP 10中的一种或几种混合，表面活性剂的HLB为2.5～7；所述的抗爆剂选自醋酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙烯丁酯、邻苯二甲酸二乙烯甲酯、甲基叔丁基醚、异丙醚、硝基甲烷的一种或几种混合；所述的抗溶胀剂为咪唑啉酰胺、N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺、2-胺乙基十七烯基咪唑啉、N-油酞肌氨酸，1-(2-氨乙基)-2-十七烯基咪唑啉盐中的一种或几种混合而成；所述的抗氧化剂为N，N-二亚水杨-1，2-丙二胺、N，N-二仲丁基对苯二胺、N，N-二亚水杨-1，2-乙二胺、N，N-二亚二异丙基对苯二胺、二甲酚、双酚A、双酚F或工业抗氧化剂501的一种或几种混合而成；所述的抗腐蚀剂为亚硝酸二环己胺、异丙醇、二丁胺、甘油三乙酸酯、苯并三氮唑、N-甲基吗啉、工业抗腐蚀剂1201、抗腐蚀剂EC1023A、抗腐蚀剂NET114的一种或几种混合而成。
4.根据权利要求3所述的一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，所述的表面活性剂优选：吐温85、司盘85、司盘65、OP 10中一种或几种混合而成，表面活性剂的HLB优选3～6；所述的抗爆剂优选邻苯二甲酸二乙烯甲酯、甲基叔丁基醚、异丙醚的一种或几种混合而成；所述的抗溶胀剂优选咪唑啉酰胺、N，N-二亚水杨基-1，2-丙二胺的一种或两种混合而成；所述的抗氧化剂优选N，N-二亚水杨-1，2-乙二胺、2，6-二叔丁基对甲酚、二甲酚、工业抗氧化剂501的一种或几种混合而成；所述的抗腐蚀剂优选亚硝酸二环己胺、二丁胺、工业抗腐蚀剂1201一种或几种混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，所述的汽油为90#～97#商品汽油。
6.根据权利要求1所述的一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，所述的助溶剂为丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、间二甲苯、邻二甲苯、环烷酸、石脑油、正辛醇、90#溶剂油、120#溶剂油中的一种或几种混合而成。
7.根据权利要求6所述的一种车用甲醇汽油微乳液，其特征在于，所述的助溶剂优选异丙醇、石脑油、丁醇、异丁醇、间二甲苯、90#溶剂油中的一种或几种混合而成。
8.一种如权利要求1所述的车用甲醇汽油微乳液的制备方法，其特征在于，该方法首先将甲醇加入反应釜，在搅拌条件下加入表面活性剂、抗爆剂、抗溶胀剂、抗氧化剂、抗腐蚀剂至所有原料全部溶解制备出改性甲醇，再加入汽油，高速搅拌下加入助溶剂至溶液澄清透明，得到车用甲醇汽油微乳液。
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